Få människor i bilstereobranschen verkar förstå att högtalare vanligtvis är den svagaste länken i ljudsystem, när det gäller att lägga till förvrängning till det vi hör. Oavsett om det'Dålig design med felaktig röstspolecentrering i det magnetiska gapet eller dålig magnetisk linjäritet eller överensstämmelse, lägger högtalarna till betydande mängder oönskad information till det vi hör. Den här artikeln kommer att ta en djupdykning i att förklara hur ökad konexkursion påverkar distorsion.
Förstå Car Audio Speaker Cone Excursion
Högtalarkoner rör sig fram och tillbaka för att excitera luftmolekyler och producera ljud. De fungerar på samma sätt som att slå i huden på en trumma, blåsa genom ett horn eller vibrera strängen på en gitarr skapar tryckvågor i luften. Om vi lägger mer spänning på en högtalare så rör sig konen mer. Återgivning av lågfrekvent information kräver att luftmolekyler förskjuts ytterligare, vilket kräver mer konexkursion (och mer spänning) för att producera basfrekvenser. Större instrument som en upprättstående bas, konsertflygel och timpani producerar också mer lågfrekvent information än en banjo, spinetpiano eller bongotrumma.
Tyvärr för högtalare, ju mer deras koner rör sig framåt och bakåt, desto större chans finns det för konen att inte spåra den elektriska signalen perfekt. När detta händer läggs oönskad övertonsinformation till ljudsignalen. Vi kallar detta distorsion. Om konen, dammskyddet eller omgivningen ger resonans, tillför detta också oönskad distorsion. Det'Det är inte ovanligt att högtalare som spelar på måttliga ljudnivåer når långt över 1 procent distorsion. Det betyder att mer än 1 procent av ljudet de producerar gör det't följ insignalen noggrant.
Mäta och förstå högtalarförvrängning
För att förklara detta koncept tog jag en populär 6,5-tum högtalare i PA-stil'används i bilstereosystem och monterade den i min testkapsling. Jag ställde upp min Clio Pocket med mikrofonen några millimeter från konen och utförde en serie frekvenssvarssvep på olika effektnivåer. Clio-systemet kan analysera mätningen och visa andra och tredje ordningens övertonsinformation. Låta's titta på den första mätningen i detalj.
Högtalarförvrängning
Nearfield frekvenssvar för en PA-högtalare som drivs med 0,25 watt effekt.
Grafen du ser ovan visar tre delar av information. För det första är det röda spåret högtalarens frekvenssvar. Detta spår berättar hur mycket energi högtalaren producerar vid olika frekvenser när den matas med en chirp-signal. Chirp-signalen är ett sinusvågssvep som börjar vid 20 Hz och slutar vid 40 kHz. Jag justerade förstärkarens uteffekt för detta test så att den producerade precis vid 1 volts uteffekt, vilket är 0,25 watt i en 4-ohmbelastning.
Den perfekta högtalaren (som gör det't existerar) skulle ge ett perfekt platt frekvenssvar från de lägsta basfrekvenserna till de högsta av höga frekvenser. Denna högtalare låg inom cirka 5 dB från 200 Hz till 3000 Hz. Kom ihåg att denna mätning är med mikrofonen precis vid könen, så ljudtryckssiffrorna till vänster inte't korrelerar direkt med vad du'd hör i en bil eller lastbil om du inte har installerat högtalaren i ditt nackstöd. Snälla, ta av'inte göra det.
Det blå spåret är andra ordningens harmoniska distorsionsspår. För att förklara vad denna information betyder, låt's titta på en specifik frekvens, 200 Hz. Högtalaren producerar cirka 88 dB SPL vid 200 Hz. Detta kallas grundfrekvensen. Det blå spåret säger oss att det's producerar också en andra överton (som skulle vara 400 Hz) på en nivå av 38 dB SPL. Återigen, de absoluta siffrorna inte'spelar ingen roll, men vi måste veta att distorsionen är 50 dB under grundvärdet. Det blir 0,316 procent för andra ordningens överton.
Det gröna spåret är nivån för den tredje ordningens överton, som för en 200 Hz-signal är 600 Hz. Vi har en uteffekt på cirka 29 dB SPL, 59 dB under fundamental och representerar en distorsionsnivå på 0,112 procent.
I'Jag ska upprepa och omformulera detta för att vara exakt: Om du matar den här högtalaren med en 200 hertz-signal på en nivå av 0,25 watt, kommer den också att producera utsignaler på 400 hertz och 600 hertz (och många fler multiplar). Så här fungerar högtalarförvrängning, och det'är gemensamt för alla högtalare i varje design, till varje prisklass och från alla tillverkare. Slutligen ger bättre högtalare mindre distorsion– det där'är en viktig del av det som gör dem bättre. Jag valde medvetet denna PA-högtalare eftersom den har en extremt kort röstspole, så det blir lätt att trycka in den till höga nivåer av distorsion vid låga frekvenser med minimal effekt. Syftet är att kvantifiera hur distorsion ökar med konexkursion, inte att"testa" denna högtalare.
